载铂含钨氧化物催化四氢糠醇加氢研究

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1,5-戊二醇作为重要化工中间体,被广泛应用于聚酯、聚氨酯、增塑剂、香料及涂料等方面。传统生产1,5-戊二醇的方法原料主要来自石化资源,不利于社会可持续发展。四氢糠醇可以由能从生物质得到的糠醛加氢得到,将生物质四氢糠醇转化为高附加值的1,5-戊二醇具有重要意义。  为了得到稳定性能较好的催化剂,分别制备了Li盐改性的Pt/WO3/ZrO2系列催化剂和Pt/WO3/Al2O3系列催化剂。采用连续流动固定床反应器对催化剂性能进行评价,运用X射线衍射(XRD)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、N2物理吸附(BET)、H2程序升温脱附(H2-TPD)等表征手段对催化剂组成、酸性及氢吸附量进行研究,并与催化剂反应性能进行关联。  研究表明,Li盐的添加会改善催化剂稳定性,综合比较当使用Li3PO4添加0.3wt% Li时,Pt/0.3Li2O-WO3/ZrO2催化剂性能较好,在150℃、4MPa、60wt%四氢糠醇水溶液、四氢糠醇质量空速(WHSV)0.6 h-1的条件下,四氢糠醇转化率53.4%,1,5-戊二醇选择性83.0%,催化剂稳定性显著提高,在150 h反应时间内没有出现失活现象。较高反应温度和较低质量空速有利于四氢糠醇转化,水作为反应溶剂能促进四氢糠醇转化,但是水含量过多会因为进料速度加快而导致四氢糠醇转化率下降。等质量分数的其他Li盐的添加也对催化剂活性有影响。添加Li盐会在一定程度上改变WO3/ZrO2上四方相ZrO2峰强度、降低其酸量和酸强度。在80wt%四氢糠醇水溶液中考察Pt/Li2O-WO3/ZrO2催化剂稳定性,发现催化剂在630h反应时间内出现一定失活现象。分析反应后的催化剂以期探究催化剂失活原因,结果表明,催化剂失活与催化剂上四方相ZrO2峰强度减弱、氢吸附量降低和酸量减少等因素有关。  研究了钨含量和不同载体焙烧温度对Pt/WO3/Al2O3催化剂反应性能影响。研究结果表明,钨含量和载体焙烧温度对催化剂活性有影响,载体具有多的酸量的催化剂活性较高。研究发现当钨含量为10wt%、载体焙烧温度为800℃时,WO3/Al2O3载体酸量最多、Pt/WO3/Al2O3催化剂活性最好,在相同的反应条件下,四氢糠醇转化率22.1%,1,5-戊二醇选择性91.1%。Pt/WO3/Al2O3催化剂在150℃、4MPa、80wt%四氢糠醇水溶液、WHSV=0.6h-1的条件下连续反应1000h没有失活现象,通过比较催化剂反应前后的结果发现催化剂物相结构、BET、酸性及氢吸附量均未发生明显变化。
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